一种钙离子选择性响应电极敏感膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙离子选择性响应电极敏感膜，用于钙离子检测，包括：多种溶质以及一种或多种溶剂，其中多种溶质溶于一种或多种溶剂中并充分搅拌形成混合液，待混合液内的溶剂缓慢挥发后形成钙离子选择性响应电极敏感膜；其中，多种溶质由钙离子选择性活性载体、聚合物以及增塑剂组成，三种溶质的总质量占混合液的15％～25％；多种溶质由28％～40％的聚合物、3％～12％的钙离子选择性活性载体和62％～75％的增塑剂组成；聚合物为高分子量聚氯乙烯；钙离子选择性活性载体为二

【技术实现步骤摘要】
一种钙离子选择性响应电极敏感膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电化学分析以及电极敏感膜
，尤其涉及一种钙离子选择性响应电极敏感膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙作为水质硬度的主要组成离子，水中钙离子的检测对水质硬度的判断至关重要。此外，钙也是人体正常运转不可或缺的元素，对骨骼和牙齿的生长、神经活动的传递和心律的调节具有重要的作用，因此人体中钙含量的测定对监测人体的各项生理机能有重要作用。
[0003]目前，检测钙离子的方法有EDTA滴定法、离子色谱法、原子吸收分光光度法、离子选择电极法等。其中，EDTA滴定法耗时长且操作过程繁杂；离子色谱法需要考虑具体的水质情况来确定分析条件；原子吸收分光光度法的设备较昂贵。与前面的几种操作方法相比，离子选择电极法具有操作简单、响应速度快、成本低、易自动化等优势，已在工农业生产和生活用水的水质检测和医疗诊断等领域发挥了重要的作用。
[0004]对于离子选择电极法，钙离子选择电极是一种利用膜电位测量离子活度的电化学传感器，作为指示电极与参比电极共同组成一个原电池，原电池的电动势与钙离子活度之间符合能斯特方程，通过测定电动势即可得到未知溶液的浓度。指示电极的核心部件是一层有特殊选择性的离子感应膜，感应膜只对钙离子有特殊的响应，可以将钙离子的活度转化为电位信号。
[0005]十九世纪60年代美国的0rion公司研发并生产了第一支钙离子选择电极，将二正癸基磷酸钙作为钙离子载体，PVC作为基膜材料，其中，钙离子与磷酸盐头部带负电的基团进行静电络合是实现钙离子响应的关键。一般来讲，通过延长烷基链的长度、引入苯基或在侧链增加取代基，可以改变磷酸盐头部的电子密度，从而影响磷酸盐与钙离子的络合能力。然而，目前的电极斜率和选择性仍然不尽如人意。需要制备新类型的电极感应膜，特别是探索性能更优异的钙离子载体和适宜的增塑剂来改善电极斜率和选择性十分必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种钙离子选择性响应电极敏感膜及其制备方法，将适量钙离子载体、聚合物和增塑剂加入适当溶剂中充分混匀，室温下待溶剂缓慢挥发后得到钙离子敏感膜，所制得的感应膜制备方法简单易实现，斜率接近理论斜率，重现性好。
[0007]本专利技术一方面提供了一种钙离子选择性响应电极敏感膜，用于钙离子检测，包括：多种溶质以及一种或多种溶剂，其中所述多种溶质溶于一种或多种溶剂中并充分搅拌形成混合液，待所述混合液内的所述溶剂缓慢挥发后形成所述钙离子选择性响应电极敏感膜；其中，所述多种溶质由钙离子选择性活性载体、聚合物以及增塑剂组成，三种溶质的总质量占所述混合液的15％～25％。
[0008]优选的，所述多种溶质由28％～40％的聚合物、3％～12％的钙离子选择性活性载
体和62％～75％的增塑剂组成。
[0009]优选的，所述聚合物为高分子量聚氯乙烯。
[0010]优选的，所述钙离子选择性活性载体为二
‑
十四烷基磷酸钙或双(2
‑
乙基己基)磷酸钙。
[0011]优选的，所述增塑剂为磷酸三辛酯、2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯和磷酸三苯酯中的一种或多种。
[0012]优选的，所述溶剂为四氢呋喃或四氢呋喃和二氯甲烷的混合物。
[0013]本专利技术的第二方面在于提供一种钙离子选择性响应电极敏感膜的制备方法，包括：
[0014]S1，将所述钙离子选择性活性载体、聚合物以及增塑剂依次溶于一种或多种所述溶剂中，充分搅拌第一时长形成混合液；
[0015]S2，对所述混合液进行处理，使得所述混合液内的所述溶剂自然挥发第二时长后形成所述钙离子选择性响应电极敏感膜。
[0016]优选的，所述第一时长为4小时；所述第二时长为48小时。
[0017]优选的，所述对所述混合液进行处理包括将混合液倒入平底容器中，上盖滤纸或带孔膜后加盖玻璃片。
[0018]本专利技术的第三方面在于提供一种钙离子选择性响应电极敏感膜在工农业用水的水质检测中的应用。
[0019]本专利技术提供的电极敏感膜、制备方法以及应用，具有如下有益的技术效果：
[0020](1)制备方法简单易实现。
[0021](2)电极敏感膜的性能良好，斜率接近理论斜率。
[0022](3)电极敏感膜响应快速，响应时间小于2分钟。
[0023](4)电极敏感膜的重现性良好，稳定使用时间长。
附图说明
[0024]图1为根据本专利技术优选实施例示出的钙离子选择性响应电极敏感膜的六个溶质和溶剂实施例配方示意图；
[0025]图2为根据本专利技术优选实施例示出的6个实施例和一个对比电极的对应测试的斜率、示值误差以及24小时电位漂移示意图；
[0026]图3为本专利技术提供的钙离子选择性响应电极敏感膜的制备方法流程图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0028]增塑剂的作用不仅是改变膜的性能，增塑剂对敏感膜电极的作用主要体现在两方面：一是作为第二电活性物质与钙载体配合，使电极斜率更接近理论能斯特响应；二是增塑剂可能通过影响形成常数和分配系数来影响钙载体对其他离子的选择性。25℃时，钙离子选择电极的理论斜率为29.58mV，而实际斜率通常在理论斜率的80％～110％。
[0029]如图1所示为钙离子选择性响应电极敏感膜的六个溶质和溶剂实施例。其中：
[0030]实施例1中，离子选择性载体为20mg的二
‑
十四烷基磷酸钙；聚合物为120mg聚氯乙烯；增塑剂为250mg的磷酸三辛酯；溶剂为4mlTHF和2mlDCM。
[0031]实施例2中，离子选择性载体为20mg的双(2
‑
乙基己基)磷酸钙；聚合物为120mg聚氯乙烯；增塑剂为250mg的磷酸三辛酯；溶剂为4mlTHF和2mlDCM。
[0032]实施例3中，离子选择性载体为20mg的二
‑
十四烷基磷酸钙；聚合物为120mg聚氯乙烯；增塑剂为250mg的2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯；溶剂为6mlTHF。
[0033]实施例4中，离子选择性载体为20mg的双(2
‑
乙基己基)磷酸钙；聚合物为120mg聚氯乙烯；增塑剂为250mg的2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯；溶剂为6mlTHF。
[0034]实施例5中，离子选择性载体为25mg的二
‑
十四烷基磷酸钙；聚合物为120mg聚氯乙烯；增塑剂为250mg的磷酸三辛酯；溶剂为4mlTHF和2mlDCM。
[0035]实施例6中，离子选择性载体为20mg的双(2
‑
乙基己基)磷酸钙；聚合物为120mg聚氯乙烯；增塑剂为250mg的磷酸三辛酯；溶剂为6mlTHF。
[0036]实施例1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙离子选择性响应电极敏感膜，其特征在于，用于钙离子检测，包括：多种溶质以及一种或多种溶剂，其中所述多种溶质溶于一种或多种溶剂中并充分搅拌形成混合液，待所述混合液内的所述溶剂缓慢挥发后形成所述钙离子选择性响应电极敏感膜；其中，所述多种溶质由钙离子选择性活性载体、聚合物以及增塑剂组成，三种溶质的总质量占所述混合液的15％～25％。2.根据权利要求1所述的一种钙离子选择性响应电极敏感膜，其特征在于，所述多种溶质由28％～40％的聚合物、3％～12％的钙离子选择性活性载体和62％～75％的增塑剂组成。3.根据权利要求1所述的一种钙离子选择性响应电极敏感膜，其特征在于，所述聚合物为高分子量聚氯乙烯。4.根据权利要求1所述的一种钙离子选择性响应电极敏感膜，其特征在于，所述钙离子选择性活性载体为二
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十四烷基磷酸钙或双(2
‑
乙基己基)磷酸钙。5.根据权利要求1所述的一种钙离子选择性响应电极敏感膜，其特征在于，所述增塑剂为磷酸三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李擎，孙鹏瑶，曹芮，付宇，廖祥林，蒋占军，吕运昌，杜莹，张玉珍，
申请(专利权)人：北京华科仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：